En ny "strekkode chip" som er utviklet av forskere ved California Institute of Technology (Caltech) lover å revolusjonere diagnostisk medisinsk testing.
På mindre enn 10 minutter, og bruker bare et stikk er verdt av blod, kan brikken måle konsentrasjoner av dusinvis av proteiner, inkludert de som herold tilstedeværelse av sykdommer som kreft og hjertesykdom.
Enheten, som kalles Integrated Blood-Barcode Chip, eller IBBC, ble utviklet av en gruppe på Caltech forskere ledet av James R. Heath, Elizabeth W. Gilloon professor og professor i kjemi, sammen med postdoktor forsker Rong Fan og graduate student Ofir Vermesh, og ved Leroy Hood, leder av Institute for Systems Biology i Seattle, Washington.
En IBBC, beskrevet i en artikkel i forkant elektroniske utgaven av Nature Biotechnology, er omtrent på størrelse med et objektglass og er laget av et glass substrat dekket med silikon gummi. Brikken overflate er formet for å inneholde en MicroFluidics krets - et system av mikroskopiske kanaler gjennom som stikk av blod er innført, er protein-rik blod plasma separeres fra fullblod, og et panel av protein biomarkører måles fra plasma.
Brikken har en betydelig forbedring over pris og hastighet av standard laboratorietester å analysere proteiner i blodet. I tradisjonelle tester, er en eller flere hetteglass med blod fjernet fra pasientens arm og tatt med til et laboratorium, hvor blodet sentrifugeres for å separere fullblod celler fra plasma. Den plasma er så analysert for spesifikke proteiner. "Prosessen er arbeidskrevende, og selv om personen gjør testing skynder seg, vil testene fremdeles ta noen timer å fullføre," sier Heath. Et kit for å teste for en enkelt diagnostisk protein koster ca $ 50.
"Vi ønsket å dramatisk redusere kostnadene ved slike målinger, ved bestillinger av magnitude," sier han. "Vi måler mange proteiner for prisen av én. Videre, hvis du redusere tiden det tar for testen, er testen billigere, siden tid er penger. Med vår strekkode chip, kan vi gå fra stikk til resultater i mindre enn 10 minutter. "
En enkelt brikke kan samtidig teste blodet fra åtte pasienter, og hver test måler mange proteiner samtidig. Forskerne rapporterte på enheter som kan måle et dusin proteiner fra en fingerprick av blod, og deres nåværende analyser er designet for betydelig mer proteiner. "Vi tar sikte på å måle 100 proteiner per fingerprick innen et år eller så. Det er en ganske slik teknologi," Heath sier.
For å utføre analysen, en dråpe blod blir lagt til IBBC i innløpet, og deretter en liten trykket er brukt, noe som tvinger blodet gjennom en kanal. Ettersom blodet flyter, er plasma skummet inn i trange kanaler som grenen av fra hovedkanalen. Denne delen av chip er utformet som om det var et nettverk av motstander, som optimaliserer plasma separasjon.
Plasma strømmer så over "strekkoder." Strekkodene består av en rekke linjer, hver 20 mikrometer over, og mønstret med en annen antistoff som gjør det mulig å fange et bestemt protein fra plasma passerer over. Når strekkoden er "utviklet" den enkelte barer avgir rødt fluoriserende glød, hvis glans avhenger av mengden protein fanget.
I Nature Bioteknologi papir, brukte forskerne brikken til å måle variasjoner i konsentrasjonen av humant choriongonadotropin (hCG), hormon som produseres i løpet av svangerskapet. "Konsentrasjonen av dette proteinet øker med om lag 100.000 ganger som kvinne går gjennom svangerskapet syklus, og vi ønsket å vise at vi kunne fange opp at hele konsentrasjonsområdet gjennom en enkel test," Heath sier.